จากหลักฐานการสำรวจและขุดค้นภายในบริเวณเมืองศรีเทพ คือ โครงกระดูกมนุษย์ เครื่องมือเหล็กปลายแหลม ลูกปัดหิน - ดินเผา และภาชนะดินเผา วางอยู่กับโครงกระดูก แสดงว่า มีมนุษย์ในสมัยก่อนประวัติศาสตร์ตอนปลาย หรือในช่วงกึ่งก่อนประวัติศาสตร์อาศัยอยู่ในบริเวณนั้นมาก่อนแล้ว
เป็นช่วงเวลาที่เมืองศรีเทพรับอารยธรรมจากภายนอกแล้วพัฒนาขึ้นเป็น เมือง ซึ่งคงเริ่มขึ้นในช่วงพุทธศตวรรษที่ ๑๑ หลักฐานทางโบราณคดีที่สำคัญคือ การพบกลุ่มเทวรูปรุ่นเก่า เช่น พระนารายณ์สวมหมวกแปดเหลี่ยม พระกฤษณะโควรรธนะ พระสุริยเทพที่สลักจากหินทราย ซึ่งเป็นรูปเคารพในศาสนาฮินดูเมื่อประมาณพุทธศตวรรษ ที่ ๑๑ - ๑๓
เป็นช่วงเวลาที่เมืองศรีเทพรับเอาวัฒนธรรมทวารวดีที่แผ่ขยายมาจาก ภาคกลาง ของประเทศไทยเมื่อประมาณพุทธศตวรรษที่ ๑๑ หรือพุทธศตวรรษที่ ๑๒ - ๑๖ ทำให้มีการเปลี่ยนแปลงคติความเชื่อและรูปแบบศิลปกรรมตามวัฒนธรรมต้น แบบที่เจริญรุ่งเรืองภายใต้อิทธิพลของพระพุทธศาสนา โบราณสถานสำคัญที่สร้างขึ้นในช่วงนี้ ได้แก่ โบราณสถานเขาคลังใน และถ้ำเขาถมอรัตน์ นอกเมืองศรีเทพ
๔) เมืองศรีเทพสมัยวัฒนธรรมเขมรโบราณ
หลังจากที่วัฒนธรรมทวารวดีเสื่อมลง วัฒนธรรมเขมรโบราณได้เข้ามามีอิทธิพลแทนที่ประมาณพุทธศตวรรษที่ ๑๗ - ๑๘ และมีการปรับเปลี่ยนเรื่องการนับถือศาสนา จากพระพุทธศาสนามาเป็นศาสนาฮินดู รูปแบบของศิลปกรรมจึงเปลี่ยนมารับอิทธิพลศิลปะแบบเขมร ได้แก่ ปรางค์ศรีเทพ และปรางค์สองพี่น้อง มีลักษณะเป็นศิลปะเขมรแบบนครวัด ที่ยังคงปรากฏลักษณะศิลปะเขมรแบบบาปวนอยู่ด้วย (พ.ศ. ๑๖๐๐ - ๑๖๕๐) อย่างไรก็ตาม ในระยะหลังปรากฏร่องรอยของพระพุทธศาสนาแบบมหายานที่เมืองศรีเทพอีก ครั้ง น่าจะตรงกับช่วงที่พระเจ้าชัยวรมันที่ ๗ ทรงแผ่พระราชอำนาจ มายังบริเวณนี้ ซึ่งปรากฏการปรับเปลี่ยนและบูรณะศาสนสถานหลายแห่ง
ในสมัยสุโขทัย ไม่ปรากฏหลักฐานที่อ้างอิงถึงเมืองศรีเทพ แต่ปรากฏชื่อของเมืองเพชรบูรณ์หรือ “วัช ชปุร” ในศิลาจารึกหลักที่ ๙๓ แทน เข้าใจว่า ในขณะนั้น เมืองศรีเทพคงลดบทบาทเป็นเมืองขนาดเล็กที่ไม่มีความสำคัญมากนัก
ในสมัยอยุธยา มีชื่อเมืองศรีถมอรัตน์ หรือเมืองศรีเทพรวมอยู่ในทำเนียบหัวเมืองด้วย และยังคงมีฐานะเป็นเมืองศรีเทพมาจนถึงสมัยรัตนโกสินทร์ พระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดเกล้าฯ ให้ยกเมืองศรีเทพเป็นเมืองตรี แล้วเปลี่ยนชื่อเป็นเมืองวิเชียรบุรี ครั้นต่อมา เมื่อพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงปฏิรูปการปกครองส่วน ภูมิภาคเป็นแบบมณฑลได้ลดฐานะเมืองวิเชียรบุรีลงเป็นอำเภอหนึ่งใน จังหวัดเพชรบูรณ์
กรมศิลปากรได้ประกาศขึ้นทะเบียนโบราณสถานเมืองศรีเทพ เมื่อ พ.ศ. ๒๔๗๘ โดยเริ่มสำรวจเก็บข้อมูลเมื่อ พ.ศ. ๒๕๐๕ และจัดตั้งเป็นโครงการอุทยานประวัติศาสตร์ศรีเทพใน พ.ศ. ๒๕๒๗ เนื่องจากยังคงมีการค้นพบหลักฐานทางโบราณคดีเพิ่มเติมอีกเป็นจำนวน มาก การดำเนินงานโครงการอุทยานประวัติศาสตร์ศรีเทพจึงยังคงกระทำอย่าง ต่อเนื่องจนถึงปัจจุบัน
๓. โบราณสถานสำคัญ
เมืองศรีเทพมีลักษณะเป็นเมืองแฝด ประกอบด้วยเมืองรูปวงกลม หรือที่เรียกว่า “เมือง ใน” มีพื้นที่ประมาณ ๑,๓๐๐ ไร่ และเมืองรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ที่ต่อออกไปทางด้านทิศตะวันออก ที่เรียกกันว่า “เมือง นอก” มีพื้นที่ประมาณ ๑,๕๘๙ ไร่ มีโบราณสถานต่างๆ ที่สำคัญดังนี้
๑) เมืองใน
ผังเมืองมีลักษณะเป็นวงกลมเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ ๑.๕ กิโลเมตร ล้อมรอบด้วยคูน้ำ ภายในเมืองในมีกลุ่มโบราณสถานหลักอยู่ใจกลางเมือง ได้แก่ โบราณสถานเขาคลังใน ปรางค์ศรีเทพ และปรางค์สองพี่น้อง นอกจากนี้ ยังพบโบราณสถานขนาดเล็กอีกประมาณ ๕๐ แห่ง และมีสระน้ำประมาณ ๗๐ สระ สระน้ำที่มีขนาดใหญ่ที่สุดคือ สระปรางค์ มีพื้นที่ประมาณ ๘ ไร่
๒) เมืองนอก
ผังเป็นรูปสี่เหลี่ยมมุมมน มีคูน้ำคันดินล้อมรอบทุกด้าน โดยด้านตะวันตกใช้คูน้ำและคันดินร่วมกับคูน้ำคันดินด้านตะวันออกของ เมืองใน โดยมีโบราณสถานกระจายอยู่ประมาณ ๖๐ แห่ง นอกจากนี้ ยังมีสระน้ำประมาณ ๓๐ แห่ง สระน้ำที่มีขนาดใหญ่ที่สุดคือ สระขวัญ
๓) โบราณสถานนอกเมืองศรีเทพ
ถ้ำเขาถมอรัตน์ ตั้งอยู่ในตำบลโคกสะอาด เป็นโบราณสถานที่ดัดแปลงจากถ้ำธรรมชาติบนยอดเขาถมอรัตน์
โบราณสถานเขาคลังนอกและกลุ่มโบราณสถานใกล้เคียง ตั้งอยู่ที่บ้านสระปรือ ตำบลศรีเทพ มีแนวคันดินเชื่อม ต่อจากเมืองศรีเทพมายังโบราณสถานกลุ่มนี้ ซึ่งส่วนใหญ่ก่อสร้างด้วยอิฐ มีอยู่ประมาณ ๔๐ แห่ง โดยมีโบราณสถานเขาคลังนอกเป็นโบราณสถานหลัก
โบราณสถานปรางค์ฤาษี เป็นศาสนสถานรูปแบบปราสาทก่อสร้างด้วยอิฐ สันนิษฐานว่า มีอายุร่วมสมัยกับปรางค์ศรีเทพและปรางค์สองพี่น้อง คือ ประมาณพุทธศตวรรษที่ ๑๖ - ๑๗